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研究员开发用于高分辨率多材料3D打印的水凝胶

来源:narkii 浏览数:
责任编辑:六月芳菲
时间:2018-06-05 09:50

[导读]研究人员开发了一系列高伸缩性和可紫外线固化的水凝胶,其可拉伸高达1300% 并适用于基于UV固化的3D打印技术。

来自新加坡科技与设计大学(SUTD)数字化制造与设计(DMAND)中心和耶路撒冷希伯来大学(HUJI)的研究人员开发了一系列高伸缩性和可紫外线固化的水凝胶,其可拉伸高达1300% 并适用于基于UV固化的3D打印技术
图片由Qi(Kevin)Ge提供
水凝胶,能够保留大量水的聚合物链的亲水性网络已广泛用于各种应用。最近,高度可拉伸的水凝胶也被用于软机器人领域,透明触摸面板和其他需要大变形的应用领域。
然而,传统的制造方法主要依赖于模制和铸造,由于几何复杂性有限和制造分辨率较低,限制了应用范围。随着近年来3D打印技术的快速发展,人们也尝试过使用3D打印来制作复杂几何形状的水凝胶结构,包括血管网络,多孔支架,半月板替代物等。尽管如此,现有的3D打印水凝胶不具有高打印分辨率,高几何复杂性以及高拉伸性,这使得它们不适用于许多应用。
为了制备用于高分辨率DLP基3D打印的高度拉伸和紫外线固化水凝胶,研究人员提出了一种水凝胶溶液,将自研发的高效水溶性TPO纳米粒子作为光引发剂与基于丙烯酰胺-PEGDA(AP)的水凝胶前体。 TPO纳米粒子使得AP水凝胶可UV固化,并且因此与基于DLP的3D打印技术相兼容,用于制造具有高分辨率和高保真度的复杂水凝胶3D结构。
“我们已经开发出世界上最具可拉伸性的3D打印水凝胶样品,”来自SUTD科学与数学集团的助理教授Qi(Kevin)Ge说,他是该项目的共同领导人之一。据研究人员介绍,3D打印的水凝胶样品可以拉伸高达1300%。同时,这些水凝胶与基于数字光处理的3D打印技术的兼容性使研究人员能够制造分辨率高达7μm和复杂几何形状的水凝胶3D结构。
3D打印的可拉伸水凝胶具有出色的生物相容性,已被用于直接3D打印生物结构和组织。 AP水凝胶的高光学清晰度提供了3D打印隐形眼镜的可能性。更重要的是,AP水凝胶能够与商业3D打印弹性体形成强大的界面结合,从而使研究人员能够直接3D打印水凝胶 - 弹性体混合结构,如柔性电子板和印刷在弹性体基质上的导电水凝胶电路。
“总体而言,我们相信高度拉伸和紫外线固化水凝胶以及基于UV固化的3D打印技术将显着提高生物结构和组织,隐形眼镜,柔性电子产品和许多其他应用的制造能力,”Shlomo Magdassi教授说。谁是HUJI这个项目的共同领导者。

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